[理學(xué)]量子計算研究進展(編輯修改稿)
2025-02-14 11:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ? N = pq ? N has L digits ? given N, what are p and q? ? ?3/1LeO ? ?3LO19000 years 42 days 1000 digits [1] . Grover, PRL, 79, 4709 (1997) [2] P. Shor, Proc. 35th Ann. Symp. On Found. Of Comp. Sci., (1994) 2022/2/13 29 二、磁共振量子計算研究進展 2022/2/13 30 DiVincenzo判據(jù) : 1. 可擴展的具有良好特性的量子比特系統(tǒng)。 2. 能夠制備量子比特到某個基準態(tài)。 3. 能夠保持足夠長的相干時間來完成各種 量子邏輯門操作。 4. 能夠?qū)崿F(xiàn)一套通用量子邏輯門操作。 5. 能夠?qū)崿F(xiàn)對量子比特的測量。 量子計算機的物理實現(xiàn) [1] DiVincenzo ., Fortschr. Physik, 48 (911), 771 – 783 (2022) (1)能長期保持相干性 — 與外界很好隔離的封閉量子系統(tǒng) (2)外界能夠精確地控制其演化并讀出結(jié)果 — 與外界有良好的耦合 這兩個要求互相矛盾。因此選擇什么樣的物理體系來制作量子計算機要兼顧兩者的要求。 一臺量子計算機最基本要求 實驗物理體系 相對于經(jīng)典計算機利用了電子的電荷特性，在量子計算的研究中，利用電子的自旋特性，結(jié)合電子自旋操作迅速和核自旋相干時間長的特點，開展磁共振量子計算是量子計算機研究重要發(fā)展方向之一。 系統(tǒng) 相干時間 /秒 操作時間 /秒 最大運算次數(shù) 目前進展 /比特數(shù) 電子自旋 10６ － 10３ 10９ － 10６ 103 2 核自旋 10３ － 10０ 10６ － 10３ 103 12 離子阱 101 1014 1013 8（ 3） 量子點 106 109 103 2 光學(xué)腔 105 1014 109 2 微波共振腔 100 104 104 2 一些物理體系的比較 2022/2/13 34 一些物理體系的比較 Benchmarking values: approximate error rates for single or multiqubit gates. 2022/2/13 35 核自旋量子位 B0 Spin particle in magic field: ?????? ??????10012220000??? ??? ZZBH0??|0? |1? [1] Gershenfeld, N. et al., Science, 275, 350 – 356 (1997) [2] Cory D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 94, 1634 – 1639 (1997) 2022/2/13 36 實驗原理：儀器 NMR量子計算機 控制： 射頻磁場 + 核之間的相互作用 實驗平臺 2022/2/13 38 絕熱量子計算 背景： 傳統(tǒng)的量子計算研究中，研究者將經(jīng)典計算機模型類比到量子情形，以期通過基本邏輯操作實現(xiàn)普適量子計算。 優(yōu)點： ?適用于廣泛的組合優(yōu)化問題，有著重要的應(yīng)用前景。 ?比傳統(tǒng)的量子計算機具有更強的容錯能力。 絕熱量子計算： MIT的 Farhi等人在 2022年提出的一種新的量子計算途徑。 E. Farhi ., Science 292， 472 (2022) 2022/2/13 39 絕熱量子計算 ( ( ) ) ( 1 ( ) ) ( 0 ) ( ) , ( ) : 0 1PH s t s t H s t H s t? ? ? ?102m indHEEdsTg??Schr246。dinger equation: (0)HPH(0)g?()T?Adiabatic evolution Encoding the solution of the problem 1 2 3 ??ddt ? ( t ) ? ? iH ( t ) ? (
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